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Problemi che conducono al calcolo dei Limiti.

  

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Una cisterna contiene 800 litri di una miscela di acqua e sale, in cui la concentrazione del sale è di $0,1 \mathrm{~kg} / \mathrm{L}$. Si inizia a fare fluire nella cisterna, alla velocità di $30 \mathrm{~L} / \mathrm{min}$, una seconda miscela sempre di acqua e sale, ma in cui la concentrazione del sale è di $0,2 \mathrm{~kg} / \mathrm{L}$. La miscela immessa si mescola istantaneamente a quella già presente e la miscela così ottenuta esce da uno scarico alla velocità di $15 \mathrm{~L} / \mathrm{min}$. In queste ipotesi, si può dimostrare che la quantità $q(t)$ di sale (in kilogrammi) contenuta nella miscela presente nella cisterna al tempo $t$ (in minuti) è espressa dalla funzione $q(t)=3 t+160-\frac{12800}{3 t+160}$.

Determina l'espressione analitica della funzione $C(t)$ che esprime la concentrazione (in $\mathrm{kg} / \mathrm{l}$ ) del sale contenuto nella miscela presente nella cisterna all'istante $t$ e calcola il limite di $C(t)$ quanto $t$ tende a infinito. Interpreta il risultato trovato in relazione al problema.

$$
\left[C(t)=\frac{q(t)}{15 t+800} ; 0,2 \mathrm{~kg} / \mathrm{L}\right]
$$

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Spiegare il ragionamento e argomentare.

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La dimostrazione di quella formula é legata alla soluzione dell'equazione differenziale

dq/dt = 0.2 * 30 - 15 * q/(15 t + 800)

q(0) = 0.1 * 800 = 80

che per ora non svolgo.

Metterò in seguito una nota su Creator.

Accettando che sia giusta, il volume é (30 - 15) t + 800

quindi

c = q/V =q(t)/(15 t + 800)

e naturalmente

lim_t->oo  c(t) =

= lim_t->oo (3t + 160)/(15 t + 800) - 12800/((3t + 160)*(15t + 800)) =

= lim_t->+oo 3t/15t - 0 = 1/5 = 0.2

se il flusso di acqua e sale continuasse all'infinito la concentrazione di sale tenderebbe

asintoticamente a quella della soluzione più ricca che viene immessa.

 

Aggiornamento, solo per gli appassionati

https://www.sosmatematica.it/contenuti/dinamica-concentrazione-miscela-di-acqua-e-sale/



Risposta
SOS Matematica

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